基于闪电算法的光伏组件清洗周期优化方法及相关装置制造方法及图纸

基于闪电算法的光伏组件清洗周期优化方法及相关装置，包括：基于降雨量、光伏组件安装高度和光伏组件安装倾角建立雨天清洗因子、安装高度清洗因子和安装倾角清洗因子；根据电价、每日有效运行时间、电站装机容量和积灰情况，得到清洗周期内的发电量损失和清洗维护费用因子；以光伏组件总清洗经济收益为目标建立目标模型；运用闪电算法求解目标模型，得到最优清洗周期。本发明专利技术综合考虑降雨量方面、安装高度方面和安装倾角方面对光伏组件清洗周期的影响，结合清洗周期内的发电量损失和清洗维护费用对光伏组件清洗的经济性影响，建立总清洗经济收益目标，通过闪电算法求取最优清洗收益方法，可以更加全面的求取光伏组件清洗周期。期。期。

【技术实现步骤摘要】
基于闪电算法的光伏组件清洗周期优化方法及相关装置


[0001]本专利技术属于光伏组件清洗
，特别涉及基于闪电算法的光伏组件清洗周期优化方法及相关装置。

技术介绍

[0002]积灰对光伏组件的运行效率影响显著，而光伏组件的清洁工作十分复杂，需要考虑清洗时间、清洗方式、清洗周期等多种因素。光伏组件的积灰程度容易受天气、支架高度等因素的影响，更增加了光伏组件清洗工作的难度。在以往实际工程中，一般以人工观察或者工程师经验的方法对光伏组件进行清洗，清洗周期的制定缺乏灵活性和科学性。光伏组件长期处于外部环境，地理位置、天气、季节等因素会使积灰程度显著变化，采用不科学的周期设定方法会造成经济的损失。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供基于闪电算法的光伏组件清洗周期优化方法及相关装置，以解决光伏组件长期处于外部环境，地理位置、天气、季节等因素会使积灰程度显著变化，采用不科学的周期设定方法会造成经济的损失的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]基于闪电算法的光伏组件清洗周期优化方法，包括以下步骤：
[0006]基于降雨量、光伏组件安装高度和光伏组件安装倾角建立雨天清洗因子、安装高度清洗因子和安装倾角清洗因子；
[0007]根据电价、每日有效运行时间、电站装机容量和积灰情况，得到清洗周期内的发电量损失和清洗维护费用因子；
[0008]根据雨天清洗因子、安装高度清洗因子、安装倾角清洗因子、清洗周期内的发电量损失和清洗维护费用因子，以光伏组件总清洗经济收益为目标建立目标模型；
[0009]运用闪电算法求解目标模型，得到最优清洗周期。
[0010]具体的，从降雨量构建评估降雨对光伏组件积灰量的雨天清洗因子D，雨天清洗因子D具体如下：
[0011][0012]其中，d1为某季节中的非雨天天数，d为某季节的总天数。
[0013]具体的，从安装高度构建评估高度对光伏组件积灰量的安装高度清洗因子G如下：
[0014][0015]其中，y
x
(h1)为不同安装高度h1对光伏组件影响的积灰密度；y
x
(h)为某季节安装高度为标准高度h的光伏组件积灰密度。
[0016]具体的，从安装倾角构建评估角度对光伏组件积灰量的安装倾角清洗因子Q如下：
[0017][0018]其中，q
x
(θ1)为不同安装倾角θ1对光伏组件影响的积灰密度；q
x
(θ)为某季节安装倾角为设定标准角度θ对光伏组件影响的积灰密度。
[0019]具体的，清洗周期内的发电量损失和清洗维护费用因子构建具体为：
[0020]根据电价、每日有效运行时间、电站装机容量和积灰情况，在清洗周期内，日均发电量损失费用为：
[0021]F＝P
·
η
x
·
Y
·
J
[0022]其中，P为光伏组件的装机容量；η
x
为某一个季节的积灰密度，Y为光伏组件每日有效运行时间，J为当地电价；
[0023]清洗维护费用按组件面积收取费用，则清洗维护因子为：
[0024]W＝S
·
C
[0025]其中，W为光伏组件单次清洗维护费用；S为光伏组件面积；C为单位面积清洗费用。
[0026]具体的，光伏组件总清洗经济收益如下式计算：
[0027][0028]其中，M为清洗后组件发电效益，D为雨天清洗因子；G为安装高度清洗因子；Q为安装倾角清洗因子；F为某季节日均发电量损失费用；为清洗频率，t
x
为系统某个季节的运行时间；T为最佳清洗周期；
[0029]约束条件从发电量清洗效益出发，发电量清洗效益大于光伏系统维护费用综合，且发电量清洗效益大于0：
[0030][0031]具体的，运用闪电算法求解最优清洗周期模型具体为：
[0032]以闪电算法中的阶梯先导作为光伏组件总清洗经济收益，利用闪电算法求取最优电荷求取光伏组件总清洗经济收益：
[0033]闪电算法的初始种群为所处位置不同的电荷集，在有界区间内随机赋值；在随机赋值的电荷中，选出n个最优的电荷作为阶梯先导，并将n个阶梯先导以及其余电荷平均分配到n个闪电通道中；此过程相应于云层电离的物理过程；
[0034]I＝I
min
+r(I
max
‑
I
min
)
[0035]其中，I
max
和I
min
为电荷个体中的最大值和最小值，r为0～1之间的随机数值；
[0036]在随机初始化一群电荷后，通过迭代找到最优解；首先，初始化后所有的电荷都沿着所在的通道向地面移动，每个电荷都本着阶梯先导的方向更新自身电荷值；更新后的电荷若优于阶梯先导，则将阶梯先导替换为当前个体作为光伏组件总清洗经济收益，否则，保留原始阶梯先导作为当前光伏组件总清洗经济收益；
[0037]J
ij
(t)＝w
·
J
ij
(t
‑
1)+C1·
r
·
[X
i
(t
‑
1)
‑
X
ij
(t
‑
1)][0038]X
ij
(t)＝X
ij
(t
‑
1)+J
ij
(t)
[0039]其中，w为电荷下移运动的惯性权重；J
ij
为通道i中电荷j的跳跃值，X
i
为通道i的阶梯先导，X
ij
为通道i中电荷j的值；
[0040]然后，测量所有通道中最优电荷与最劣电荷之间的距离d，作为电荷跳跃过程的决策参数；
[0041]d
i
＝X
i
(t)
‑
X
iw
(t)
[0042]其中，X
iw
(t)表示通道i中最差的电荷；
[0043]在电荷跳跃前阶梯先导将吸收并同化通道中所有的电荷，即所有电荷都等于阶梯先导；最后是电荷跳跃过程，电荷跳跃的方向不尽相同，在电荷值更新后，若有电荷优于阶梯先导则替换之，否则，保留原始值；至此，一次完整的寻优过程结束；求解最优值作为光伏组件总清洗经济收益，重复以上过程至设定的迭代次数或误差精度；
[0044]X
ij
(t)＝X
i
(t)
[0045]X
ij
(t)＝X
ij
(t)+r
·
d
i
·
α
[0046]其中，α表示雷击速度；
[0047]求解出光伏组件总清洗经济收益，得到光伏组件清洗周期。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于闪电算法的光伏组件清洗周期优化方法，其特征在于，包括以下步骤：基于降雨量、光伏组件安装高度和光伏组件安装倾角建立雨天清洗因子、安装高度清洗因子和安装倾角清洗因子；根据电价、每日有效运行时间、电站装机容量和积灰情况，得到清洗周期内的发电量损失和清洗维护费用因子；根据雨天清洗因子、安装高度清洗因子、安装倾角清洗因子、清洗周期内的发电量损失和清洗维护费用因子，以光伏组件总清洗经济收益为目标建立目标模型；运用闪电算法求解目标模型，得到最优清洗周期。2.根据权利要求1所述的基于闪电算法的光伏组件清洗周期优化方法，其特征在于，从降雨量构建评估降雨对光伏组件积灰量的雨天清洗因子D，雨天清洗因子D具体如下：其中，d1为某季节中的非雨天天数，d为某季节的总天数。3.根据权利要求1所述的基于闪电算法的光伏组件清洗周期优化方法，其特征在于，从安装高度构建评估高度对光伏组件积灰量的安装高度清洗因子G如下：其中，y
x
(h1)为不同安装高度h1对光伏组件影响的积灰密度；y
x
(h)为某季节安装高度为标准高度h的光伏组件积灰密度。4.根据权利要求1所述的基于闪电算法的光伏组件清洗周期优化方法，其特征在于，从安装倾角构建评估角度对光伏组件积灰量的安装倾角清洗因子Q如下：其中，q
x
(θ1)为不同安装倾角θ1对光伏组件影响的积灰密度；q
x
(θ)为某季节安装倾角为设定标准角度θ对光伏组件影响的积灰密度。5.根据权利要求1所述的基于闪电算法的光伏组件清洗周期优化方法，其特征在于，清洗周期内的发电量损失和清洗维护费用因子构建具体为：根据电价、每日有效运行时间、电站装机容量和积灰情况，在清洗周期内，日均发电量损失费用为：F＝P
·
η
x
·
Y
·
J其中，P为光伏组件的装机容量；η
x
为某一个季节的积灰密度，Y为光伏组件每日有效运行时间，J为当地电价；清洗维护费用按组件面积收取费用，则清洗维护因子为：W＝S
·
C其中，W为光伏组件单次清洗维护费用；S为光伏组件面积；C为单位面积清洗费用。6.根据权利要求1所述的基于闪电算法的光伏组件清洗周期优化方法，其特征在于，光伏组件总清洗经济收益如下式计算：
其中，M为清洗后组件发电效益，D为雨天清洗因子；G为安装高度清洗因子；Q为安装倾角清洗因子；F为某季节日均发电量损失费用；为清洗频率，t
x
为系统某个季节的运行时间；T为最佳清洗周期；约束条件从发电量清洗效益出发，发电量清洗效益大于光伏系统维护费用综合，且发电量清洗效益大于0：7.根据权利要求1所述的基于闪电算法的光伏组件清洗周期优化方法，其特征在于，运用闪电算法求解最优清洗周期模型具体为：以闪电算法中的阶梯先导作为光伏组件总清洗经济收益，利用闪电算法求取最优电荷求取光伏组件总清洗经济收益：闪电算法的初始种群为所处位置不同的电荷集，在有界区间内随机赋值；在随机赋值的电荷中，选出n个最优的电荷作为阶梯先导，并将n个阶梯先导以及其余电荷平均分配到n个闪电通道中；此过程相应于云层电离的物理过程；I＝I
min
+r(I
max
‑
I
min
)其中，I
max
和I
m...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵磊，程文姬，吴琼，杨博，马月，郗航，牛凯，刘增博，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：